Dette er et godt spørsmål, og det grunnleggende svaret er jordskjelvseismologi. For å svare på dette spørsmålet, la oss godta et faktum: Bølger forplanter seg gjennom den minste tidsveien, og ikke den minste avstandsveien. Denne egenskapen til fysikk er kjent som Fermats prinsipp.

Når et jordskjelv oppstår, forplanter seg energi seg som en krusning av vann, og sprer seg. Hvert punkt på denne krusningen kan modelleres som en stråle, som hver følger sin minste tidsvei gjennom jorden. Når disse strålene forplantes, reflekterer og bryter de heterogeniteter inne i jorden. Disse refleksjonene er viktige: vi kan oppdage disse refleksjonene ved hjelp av seismometre på overflaten. Ved å bruke flere seismometre, og kildens beliggenhet (jordskjelv), kan vi beregne "forsinkelsen" mellom når det nærmeste seismometeret oppdager jordskjelvet og de andre (lenger fra kilden). Denne forsinkelsestiden kan brukes som en proxy for dybden av den reflekterte bølgens heterogenitet. Ved å bruke hvor dypt denne refleksjonen har sin opprinnelse, kan vi finne ut den minste tidsveien til bølgen når det gjelder faktisk avstand. Hastighet er bare avstand over tid, selv for seismiske bølger. Så siden vi har avstanden som bølgen har reist, og den tiden bølgen tok for å komme til mottakeren, kan vi fullføre ligningen (avstand / tid).

I praksis er denne prosessen langt mer kompleks, ettersom du må se etter mange forskjellige bølgeformer:

Bildet over illustrerer et jordskjelv som sender bølgeformer gjennom jorden. SKS-bølgen er en skjærbølge som bryter seg inn i den flytende ytre kjernen, blir til en kompresjonsbølge (siden skjærbølger ikke kan spre seg gjennom væske), og blir deretter omdannet til en skjærbølge når den kommer inn i kappen og går til overflaten. En utdannet seismolog ser på målingene fra seismometre for å erte ut spesifikke bølger, som vi kjenner egenskapene til, for å bestemme egenskapene til planetens indre. Hastighetene til disse bølgene er sterkt avhengige av antatte tettheter og andre bergegenskaper til skorpe, kappe og kjerne.

Tomografi! I hovedsak antar vi noen hastigheter, beregner ankomsttidene vårt gjetning innebærer, sammenligner dem med faktiske ankomsttider, justerer svaret vårt og gjentar. Seismisk tomografi er en dårlig posisjonert, dårlig betinget omvendt problem, og et resultat av dette er at løsningene ikke er unike - der er uendelig mange svar! Vi må velge en (eller, bedre, mange), som er kompatibel med det vi tror vi vet om jorden. Sammenlign dette med en medisinsk computertomografi (CT) scan, der det er langt færre ukjente.

I det grunne undergrunnen, ned til ca 5-10 km i de fleste bassengene, har vi den ekstra fordelen av målte brønnlogger, spesielt soniske logger, som måler tregheten (1 / hastighet) av ultralyd. Som i alle omvendte problemer, begrenser ekstra informasjon løsningen sterkt.